CN208058829U - 一种组合式微尺度回热型燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于能源利用领域，提供了一种组合式微尺度回热型燃烧器，包括燃烧室和混合室，燃烧室为中空长方体结构，内部设有两个相互平行的隔板，将燃烧室分割成三个通道，两个隔板之间形成进气通道，隔板与燃烧室的左壁和右壁之间形成两个排气通道，隔板的顶部与混合室的顶壁之间形成燃烧区，混合室设于燃烧室的底部，混合室内的混合腔顶部与进气通道连通，底部与进气口连通，隔板的底部卡接在混合腔内壁上的矩形凹槽内，本实用新型两个排气通道中的尾气充分对进气通道内新鲜混合气预热，使烧效率提高，隔板不仅增强混合气在各个通道内的扰动和冲刷程度，从而使高温混合气与燃烧室壁面间的对流换热系数得以大幅提高，而且还极大的提高稳燃流速范围。

Description

一种组合式微尺度回热型燃烧器

技术领域

本实用新型属于能源利用领域，具体涉及一种组合式微尺度回热型燃烧器。

背景技术

随着微动力装置被广泛的用于工业，医疗，家用和军事领域中，微型动力机电系统(Power MEMS，简称微型动力系统)技术已经引起研究者的重视。然而，这些MEMS技术的关键瓶颈在于笨重的发电装置。因此，具有高能量密度的微尺度电源尤为重要。目前，针对该装置已取得一系列进展，已经有多种形式的微型动力装置被开发，例如微热电装置，微型自由活塞发动机，微型旋转发动机和微热光伏系统(MTPV)等。在各种微型动力装置中，微热光伏系统(MTPV)被认为是最有前途的技术之一，因为它不包括任何移动部件，结构简单易于装配。其基本原理是碳氢燃料在微型燃烧器中燃烧并释放热量，当微型燃烧器的壁面被加热到高温时，其辐射一定数量光子，撞击光电池表面，从而产生电能。

作为微型热光电系统的核心部件——微型燃烧器，其内部组织燃烧是否充分，会显著影响燃烧器外壁面的温度分布状况，进而影响系统的电能输出。此外，微尺度燃烧不同于常规尺度燃烧也会带来设计上的挑战。首先，在微尺度燃烧条件下，预混合气体在燃烧器中停留时间短，完全反应难度加大。其次，微燃烧器具有高的表面积与体积比，可能发生热和自由基淬熄，使燃烧不稳定而引起熄灭。最后，微型燃烧器可能由于非常小的公差而在磨损，组装和密封方面造成困难。

为了在微型燃烧器中实现稳定的燃烧，已采用各种方法来增强燃烧过程。例如，专利申请号201310014966.1(专利名称为“一种多孔介质回热型微型燃烧器”)、专利申请号201310540863.3(名称为“一种填充多孔介质的双向进气回热型微尺度燃烧器”)所公开的各种燃烧器，通过在进气方式、内部流通截面上的合理设计，基本实现微尺度回热燃烧，在一定程度上起到了延长燃料驻留时间、提高微尺度状态下燃烧效果的作用。但是微型回热型燃烧器在组织进气，回热效果与燃烧效率有待进一步优化。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种组合式微尺度回热型燃烧器，旨在实现高效稳定燃烧和较高的燃烧室壁面辐射能。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种组合式微尺度回热型燃烧器，包括燃烧室，所述燃烧室为中空长方体结构，顶端封闭，底端开口，燃烧室的外壁包括前后、左右四个侧壁和顶壁；

燃烧室内设有两个相互平行的隔板，隔板与燃烧室的前壁以及后壁之间为可拆卸连接，两个隔板之间的区域形成进气通道，左侧的隔板与燃烧室的左壁之间形成第一排气通道，右侧的隔板与燃烧室的右壁之间形成第二排气通道，进气通道能对两侧的排气通道两边预热均匀，减少燃烧不对称现象产生。

隔板的长度小于燃烧室的高度，使隔板的顶端与燃烧室的顶壁之间的区域形成燃烧区，混合气在突扩的燃烧区产生稳定回流，回流的存在能形成未然混合气与已燃的混合气交替流通，已燃混合气点燃未燃混合气。

优选地，还包括混合室，所述混合室内设有混合腔，所述混合腔的底部至顶部为渐扩形状，所述混合室的底部设有进气口，所述进气口与混合腔的底部连通，所述混合室上相对的两个侧壁上设有矩形凹槽；

所述混合室的底部与燃烧室的顶部连接，两个所述隔板的底端分别卡接在混合室上两个侧壁的矩形凹槽内，所述混合腔与进气通道连通。

优选地，所述燃烧室的左壁和右壁的底端均设有第一固定板，所述第一固定板上设有第一螺孔，所述混合室的顶部两侧设有能与第一固定板相贴合的第二固定板，所述第二固定板上设有第二螺孔，所述第一固定板与第二固定板相贴合，螺栓与第一螺孔和第二螺孔螺纹连接，所述螺栓上连接有螺母。

优选地，所述混合室为梯形块状。

优选地，所述隔板与燃烧室的左壁和右壁平行。

优选地，所述隔板之间以及隔板与燃烧室的左壁和右壁之间的距离相等。

优选地，所述燃烧室的前壁以及后壁的内侧沿燃烧室的高度方向设有矩形隔板插槽。

优选地，所述隔板与燃烧室的前壁以及后壁之间通过隔板插槽卡入式连接。

优选地，所述隔板由镍材料制作而成。

优选地，所述隔板的长度可根据需要选择，依据隔板长度不同，燃烧区大小不定。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型中的隔板将燃烧室分割成三个通道，两个排气通道内的尾气充分对中间进气通道内新鲜混合气预热，使烧效率提高；同时隔板的存在，不仅增强混合气在第一排气通道和第二排气通道的扰动和冲刷程度，从而使高温混合气同燃烧室壁面间的对流换热系数得以大幅提高，而且还极大的提高稳燃流速范围。

2)由于隔板顶端在燃烧室中与燃烧室的内壁之间形成的突扩结构，使得混合气在该区域形成循环流动的回流区，点燃的混合气与已燃的混合气交替流通，使已燃混合气点燃未燃混合气，形成持续稳定燃烧，大大提高燃烧过程的稳定性。

3)本实用新型采用分段形式组装各混合室与燃烧室，同时还能实现燃烧室与隔板的自由组装。具有结构简单，零部件少，密封性好，易于加工与装配的等特点；

4)本实用新型可自由选择不同长度隔板装配到燃烧器中，实现燃烧室壁面辐射温度较高及均匀分布最佳隔板长度的优化，从而提高壁面辐射效率。

附图说明

图1为本实用新型所述一种组合式微尺度回热型燃烧器的结构示意图。

图2为本实用新型所述燃烧室的结构示意图.

图3为本实用新型所述混合室的结构示意图。

图中：

1.混合室；2.燃烧室；3螺栓；4.隔板；5.进气通道；6a.第一排气通道；6b.第二排气通道；7.燃烧区；8.隔板插槽；9.第一固定板；10.第一螺孔；11.进气口；12.第二固定板；13.第二螺孔；14.混合腔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1所示，本实用新型所述的一种组合式微尺度回热型燃烧器，包括混合室1和燃烧室2，燃烧室2为中空长方体结构，顶端封闭，底端开口，燃烧室2的外壁包括前后、左右四个侧壁和顶壁。

如图2所示，燃烧室2内设有两个相互平行的隔板4，燃烧室2的前壁以及后壁的内侧沿燃烧室2的高度方向设有矩形隔板插槽8，隔板4与燃烧室2的前壁以及后壁之间通过隔板插槽8卡入式连接。隔板4的长度小于燃烧室2的高度，使隔板4的顶端与燃烧室2的顶壁之间的突扩结构区域形成燃烧区7。

隔板4由镍材料制作而成，隔板4与燃烧室2的左壁和右壁平行，隔板4之间以及隔板4与燃烧室2的左壁和右壁之间的距离相等。两个隔板4之间的区域形成进气通道5，左侧的隔板4与燃烧室2的左壁之间形成第一排气通道6a，右侧的隔板4与燃烧室2的右壁之间形成第二排气通道6b，进气通道5位于两个排气通道的中间能保证进气通道5对两侧的排气通道预热均匀，减少燃烧不对称现象产生。。

如图3所示，混合室1为梯形块状，混合室1内设有混合腔14，混合腔14的形状与混合室1的形状相同，其底部渐扩至顶部，混合室1的底部设有进气口11，进气口11与混合腔14的底部连通，混合室1上相对的两个侧壁上设有矩形凹槽。

混合室1的底部与燃烧室2的顶部连接，燃烧室2的左壁和右壁的底端均设有第一固定板9，第一固定板9上设有第一螺孔10，混合室1的顶部两侧设有能与第一固定板9相贴合的第二固定板12，第二固定板12上设有第二螺孔13，第一固定板9与第二固定板12不仅尺寸相同，而且它们表面经过10A电火花拍打，保证高精度表面相互粘合，起到对混合腔14顶部密封的作用。螺栓3与第一螺孔10和第二螺孔13螺纹连接，螺栓3上连接有螺母，且螺母不能与混合室2的斜边干涉。两个隔板4的底端分别卡接在混合室1上两个侧壁的矩形凹槽内，混合腔14与进气通道5连通。隔板4与隔板插槽8以及矩形凹槽的配合均为过渡配合，起到良好密封效果。

装置本实用新型时，先将两块隔板4插入隔板插槽8内，底端预留2mm长度以便和混合室1上的矩形凹槽连接。然后将底端预留2mm长度的隔板4插入混合室1的矩形凹槽内，检查第一固定板9与第二固定板12贴合情况，确认密封良好后开始装配螺栓3。最后，用两组螺栓分别穿过第一螺孔10和第二螺孔13，将第一固定板10与第二固定板12连接在一起。

在整个燃烧过程中，预混合燃料与氧化剂通过进气口11在混合室内腔14再次均匀混合，并在气压作用下快速来到燃烧室进气通道5，并沿着隔板4加速到顶端直至在燃烧区7被点燃，在其中实现稳定燃烧。高温燃烧尾气来到隔板4另一侧的第一排气通道6a和第二排气通道6b，并通过隔板4导热持续预热两侧排气通道的新鲜混合气，使着火更为容易，且有效降低尾气温度和提高燃烧室2壁面温度，实现废气余热的综合利用。

本实用新型组合式回热燃烧器预混合气的焓值相比于直通道燃烧器得到改善，极大的提高了燃烧过程的稳定性和可燃流速范围。同时由于隔板4的作用，尾气中更多的热量被传给预混合气，从而实现能源综合利用。这势必会带来燃烧器外壁面辐射总能量的增加，从而对微型热光电系统效率的提高带来积极影响。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，包括燃烧室(2)，所述燃烧室(2)为中空长方体结构，顶端封闭，底端开口，燃烧室(2)的外壁包括前后、左右四个侧壁和顶壁；

燃烧室(2)内设有两个相互平行的隔板(4)，隔板(4)与燃烧室(2)的前壁以及后壁之间为可拆卸连接，隔板(4)的长度小于燃烧室(2)的高度，使隔板(4)的顶端与燃烧室(2)的顶壁之间的区域形成燃烧区(7)；

两个隔板(4)之间的区域形成进气通道(5)，左侧的隔板(4)与燃烧室(2)的左壁之间形成第一排气通道(6a)，右侧的隔板(4)与燃烧室(2)的右壁之间形成第二排气通道(6b)。

2.根据权利要求1所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，还包括混合室(1)，所述混合室(1)内设有混合腔(14)，所述混合腔(14)的底部至顶部为渐扩形状，所述混合室(1)的底部设有进气口(11)，所述进气口(11)与混合腔(14)的底部连通，所述混合室(1)上相对的两个侧壁上设有矩形凹槽；

所述混合室(1)的底部与燃烧室(2)的顶部连接，两个所述隔板(4)的底端分别卡接在混合室(1)上两个侧壁的矩形凹槽内，所述混合腔(14)与进气通道(5)连通。

3.根据权利要求2所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述燃烧室(2)的左壁和右壁的底端均设有第一固定板(9)，所述第一固定板(9)上设有第一螺孔(10)，所述混合室(1)的顶部两侧设有能与第一固定板(9)相贴合的第二固定板(12)，所述第二固定板(12)上设有第二螺孔(13)，所述第一固定板(9)与第二固定板(12)相贴合，螺栓(3)与第一螺孔(10)和第二螺孔(13)螺纹连接，所述螺栓(3)上连接有螺母。

4.根据权利要求2所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述混合室(1)为梯形块状。

5.根据权利要求1所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述隔板(4)与燃烧室(2)的左壁和右壁平行。

6.根据权利要求5所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述隔板(4)之间以及隔板(4)与燃烧室(2)的左壁和右壁之间的距离相等。

7.根据权利要求5所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述燃烧室(2)的前壁以及后壁的内侧沿燃烧室(2)的高度方向设有矩形隔板插槽(8)。

8.根据权利要求7所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述隔板(4)与燃烧室(2)的前壁以及后壁之间通过隔板插槽(8)卡入式连接。

9.根据权利要求1所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述隔板(4)由镍材料制作而成。

10.根据权利要求1所述的组合式微尺度回热型燃烧器，其特征在于，所述隔板(4)的长度可根据需要选择。